项目设计的前言：作为一个嵌入式的工程师，在编写代码时候，难免会遇到不同电平之间的转换。例如：RS485通讯方式，RS232，TTL信号，为了查看通讯之间数据的正确性，经常使用到不同的电平转换模块，还需要一个USB转串口工具，将数据上传到PC端，这样我们才能将查看控制器或者是负载返回的数据，为了避免调试代码起来方便，让自己的工作变得整洁，方便我们自己的工作，前端时间正好研究SPI通讯方式的NRF24L01这款无线芯片，利用业余时间做了一个无线通讯模块。在这里分享一下开发的经验。

% S2 U5 w6 l: j7 V一：部分原理图设计：
- d# X( }. j. d7 k

5 z. n- ?5 [  c" Q二：PCB图展示：

  F0 \. c/ p, ~" [
9 O6 b% J' Z% q* {# f三：软硬件设计的思路：
; h% U, B# n  O( G
4 }* f3 b* d$ T* M7 R7 ~在本次项目中使用主控为STM32F103C8T6芯片，当时使用该块芯片是因为该款芯片具有USB功能，该芯片可以虚拟一个USB的串口进行数据交互，而且封装也比较小，在PCB布局方面比较简单。
% n( \' Q2 s3 e/ M, j' l# s$ E. ^
' I3 n" h6 a( @7 |% P无线模块采用的是一款SPI通讯的NRF24L01芯片，在实际的使用过程中比较稳定，可以满足数据之间的交互。

+ K( a: Z9 B7 [) E软件设计思路：利用串口1的引脚的接收发送引脚，使用消息队列的方式，可以将USB下发的的数据发送出去。
; t1 m2 W0 b  g( r
使用串口2完成与SPI之间的交互，
$ u0 v) O! e6 ?
软件配置参数：使用STM32cube MX软件生成USB，SPI，串口底层的驱动部分，这样开发起来也比较容易；
" s; M+ V8 z+ n3 _" g6 }& J
cube软件配置图如下，主要是对该项目中使用到的引脚进行配置


) H" W$ ^% R& j: h6 w2 u1 D' T部分软件代码：

```abc
                if(sd == 0)
1 a" \( e) b1 i. m                {
5 C# {  K- I5 F3 j1 S, }; }' q                        USART_Cmd(USART2, ENABLE);                    //使能串口
8 u. s; B* O3 A                        if(        linecoding_old.bitrate != linecoding.bitrate ||
+ }* r$ e- a1 [  }                                        linecoding_old.datatype != linecoding.datatype ||
0 k7 k7 f) I' H% E  L                                        linecoding_old.format != linecoding.format ||
0 D, {. {4 S% D8 o, C& \                                        linecoding_old.paritytype != linecoding.paritytype )
7 }/ w0 s% P& B$ {' i+ @- r                        {
                                if(        usart2_flag == 0 )
                                {
                                        uart2_config_change(linecoding);
                                        memcpy((void *)(&linecoding_old),(void *)&linecoding,sizeof(linecoding));
, g  Y% t' g. Z" k; ~5 b2 X# y; k: N                                }
! O8 s% E# D& Z3 V7 G                        }
                        else if(queue_size(&Qusart2Send) > 0 && usart2_flag == 0)
' Y8 Y8 y" P+ `. `% e! W                        {
                                QueueElementByte data_byte;
                                usart2_flag = 1;
8 U/ J6 L% |7 {. a# a" X, r. c                                if(dequene(&Qusart2Send,&data_byte) == 0 )
                                {
                                        USART_SendData(USART2,data_byte.buffer);
                                }
4 L- ^/ w, {" b" N7 v" L5 X                                USART_ITConfig(USART2, USART_IT_TXE, ENABLE);//开启ENABLE/关闭DISABLE中断
# G, a+ j, k" }: y/ [. v4 E4 q7 ^                        }
              
                        if(GetEPRxStatus(ENDP6) == EP_RX_NAK)
1 ~! ?0 {- Y6 [( q; H                        {
                                SetEPRxValid(ENDP6);
: k) b( C5 ?: i* ^/ p                        }
                        if(GetEPRxStatus(ENDP4) == EP_RX_NAK)
                        {
                                if(CDC_MAXSIZE - queue_size(&Qusart2Send) >= 64 )
) c# S: {( D8 v/ j; e% w% b                                        SetEPRxValid(ENDP4);
                        }
8 o, `- s4 L2 T
                        if(nrf_state == 0)
                                NRF24L01_TxPacket(buffer,1);
. R* n# X" I4 N) {  `                }
  \1 s9 p( t. ]2 E: `( S                else
                {
                        USART_Cmd(USART2, DISABLE);                    //失能串口
                        if(nrf_state == 0)
                        {
" T6 ]1 ^& F/ G9 ?: L3 h* M. f6 x                                if(dap2nrf_Data() == -1)
                                {
                              
                                        if(GetEPRxStatus(ENDP6) == EP_RX_NAK)
& a# H% x' t( \8 v0 O+ l7 C, J                                        {
0 K( g( W9 t% ?7 p" P) t                                                SetEPRxValid(ENDP6);
                                        }
# {2 J3 b# V  {                              
1 f1 K. \  m5 K' f                                        if(        linecoding_old.bitrate != linecoding.bitrate ||
                                        linecoding_old.datatype != linecoding.datatype ||
                                        linecoding_old.format != linecoding.format ||
0 C& A- g. L/ R                                        linecoding_old.paritytype != linecoding.paritytype        )
                                        {
9 J7 X) L( f( V! J; |- C                                                buffer[0] = 33;//特殊串口设置指令
                                                memcpy((void *)(buffer+1),(void *)&linecoding,sizeof(linecoding));
                                                NRF24L01_TxPacket(buffer,sizeof(linecoding)+1);
                                        }
+ h; l/ v; X: l                                        else if(queue_size(&Qusart2Send) > 0)
  G9 o( r8 d7 A3 F3 t                                        {
, S7 K) n6 |6 Z                                                QueueElementByte data_byte;
                                                for(i = 1; i < 32; i ++)
3 A' b" d: w; Z- |6 E4 G2 ~8 b; m                                                {
                                                        if(dequene(&Qusart2Send,&data_byte) == -1 )
8 F3 F4 W) o! V+ t                                                                break;
                                                        buffer = data_byte.buffer;
                                                }
9 N& P) [" M. w9 C! j8 R! u                                                buffer[0] = i - 1;
                                                NRF24L01_TxPacket(buffer,buffer[0]+1);
5 @3 c# _% C' N( A                                        }
& T4 @% R# ~6 }* U7 p                                        else
                                        {
                                                if(GetEPRxStatus(ENDP4) == EP_RX_NAK)
                                                {
                                                        SetEPRxValid(ENDP4);
                                                }
                                                buffer[0] = 0;
                                                NRF24L01_TxPacket(buffer,1);
                                        }
                              
" K$ d5 H0 x* U9 ^- m                                }
                        }
                }
, E4 Y5 K# b! J% T, q* y: |```

实物使用截图如下：

2 O% r  N5 i3 {# ~

5 C- O9 Q' Z) K0 ~5 i在实际使用中发现，硬件功耗大概在130ma左右，在数据交互的时候功耗会增加至170ma左右，不过并不影响模块的使用。
% I6 T- w, A- f8 `
使用该模块的最大好处就是可以让硬件工程师的桌面更加的整洁。

硬件设计的时候，设计注意事项：

: E" w2 e- k2 u6 J' X使用PS7516用作升压芯片，将电池电压3.7V升压至5V，为外设可以提供5v的电压输出。
5 X# a, O6 E3 n1 r2 w5 z
8 f7 L8 S3 m1 A0 @MP2155为降压型LDO，具有可关断功能，当不使用时候，可以使整个系统处于低功耗状态，从而延长电池寿命。
9 j  _! I" t. t4 m4 Q' p! _- l
4 g9 g. [1 ?  fPW4054为锂电池充电芯片，可使用type-c为电池充电，充电电流由R26取样电阻设定。
1 }9 Y3 S5 I- {# e# L
同时PL5356A芯片为锂电池电压检测芯片，可以显示当前的电池电量，后期将电池电压分压至单片机的ADC内，从而精准的检测电池电压。

2 T! |5 G/ E& s  }; r1 u) a在软件开发时候，有以下的注意事项：
: A& q/ M9 P2 @2 Q+ Z
9 e1 V! H. I6 ^0 W+ t3 |抗干扰能力：NRF24L01工作在2.4GHz频段，该频段易受到WiFi、蓝牙等设备的干扰。在布局布线时要尽量减少干扰源的影响，并合理设置通信参数以提高抗干扰能力。
) y$ {6 F/ z& [. q* b' \& T8 M
7 N# g7 M5 C5 Y& K/ t功耗管理：在不需要通信时及时将NRF24L01置于待机模式或掉电模式以降低功耗。
8 |' U1 \7 P4 f7 W  W
距离与障碍物：无线通信距离受环境因素影响较大，障碍物会严重影响通信质量。在实际应用中要考虑通信距离和障碍物的影响并采取相应的措施。

8 w: l. e9 s, y: O6 f1 zNRF24L01的开发过程需要仔细规划硬件连接、合理配置软件参数、掌握调试技巧并关注实际应用中的注意事项。通过不断的实践和总结可以逐渐提高开发效率和应用效果。

原理图见附件：
( |$ Z- S. u' ?9 I& B& b
' p# z7 k0 I& I% w+ \

$ i6 A& Q& `) I9 A8 P重新上传一下　原理图！！！
; R- S$ r8 B1 ?) j) T 无线下载器原理图.pdf (1.56 MB, 下载次数: 2)

2024-12-25 16:51 上传

点击文件名下载附件
0 F4 S" p  ~" U, c% F8 s7 R